一種基于無人機識別定位森林地下火的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及森林地下火監測方法。
【背景技術】
[0002]森林地下火對森林的危害極大，其所到之處會燒毀林木的根部，但地下火是在地表下陰燃，逐漸蔓延，難于被發現。對于森林地下火的識別定位是個難題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種能夠迅速、準確判斷森林地下火的基于無人機識別定位森林地下火的方法。
[0004]本發明的基于無人機識別定位森林地下火的方法，使用無人機、地面行走機器人、控制中心；
能夠與控制中心進行無線通訊的地面行走機器人上設置有紅外攝像機，控制中心能夠控制地面行走機器人的行走、動作，并能夠接收紅外攝像機拍攝的紅外圖像；
在無人機上設置有GPS接收器、成像光譜儀、控制無人機動作的駕駛中心、可編程控制器；可編程控制器內具有無人機飛翔地的地形信息和植被信息，GPS接收器、成像光譜儀、控制無人機動作的駕駛中心分別與可編程控制器電連接，可編程控制器能夠與地面的控制中心進行無線通訊；
所述識別定位森林地下火方法是:
GPS接收器把接收到的無人機所在位置的定位信號傳輸給可編程控制器，可編程控制器將定位信號、無人機所在地點的地形信息、植被信息傳輸給駕駛中心，駕駛中心根據定位信號、地形信息、植被信息控制無人機，使得無人機在植被上方5-20m范圍內飛翔，成像光譜儀拍攝地表的高光譜圖像，并通過可編程控制器把拍攝的高光譜圖像和定位信息傳輸到控制中心；
如果高光譜圖像顯示有超過周圍正常溫度的超溫區，該超溫區有落葉層，則把該超溫區作為異常點；
控制中心向機器人發送指令，讓機器人行走到異常點附近，對異常點進行紅外攝像，控制中心再根據機器人發送的紅外圖像，確認異常點是否是森林地下火發生點。
[0005]上述的基于無人機識別定位森林地下火的方法，如果高光譜圖像上有超過100°C的區域，則把該區域作為超溫區。地下火溫度一般在120-200°C，如果溫度超過100°C，是地下火的可能性較大。
[0006]本發明的有益效果:GPS接收器實時接收無人機所在位置的定位信號，駕駛中心根據定位信號、無人機所在位置地形信息如標高、植被信息如植被高度等控制無人機飛翔，使得無人機在植被上方5-20m范圍內飛翔，這樣，成像光譜儀能夠更加清晰的拍攝無人機下方的地表圖像。
[0007]成像光譜儀屬于現有裝置，它是集探測器技術、精密光學機械、微弱信號檢測、計算機技術、信息處理技術于一體的綜合性技術，其最大特點是將成像技術與光譜探測技術結合，在對目標的空間特征成像的同時，對每個空間像元經過色散形成幾十個乃至幾百個窄波段以進行連續的光譜覆蓋，這樣形成的數據可以用“三維數據塊”來形象地描述。高光譜圖像集樣本的圖像信息與光譜信息于一身。圖像信息可以反映樣本的大小、形狀、缺陷等外部品質特征，由于不同成分對光譜吸收也不同，在某個特定波長下圖像對某個缺陷會有較顯著的反映，而光譜信息能充分反映樣品內部的物理結構、化學成分的差異。這些特點決定了高光譜圖像技術檢測方面的獨特優勢。
[0008]根據高光譜圖像可以看出超過周圍正常溫度的超溫區、地表植被情況，根據這些信息，可以判斷是否是地下火可能點(異常點)。為了進一步判斷異常點是否真是地下火發生點，通過控制中心向機器人發送指令，讓機器人行走到異常點附近，對異常點進行紅外攝像，機器人把紅外圖像發送到控制中心后，再進一步確認異常點是否是地下火發生點。
[0009]本發明使用無人機根據定位信息、地形信息、植被信息等進行超低空飛翔，使用機器人根據控制中心發送的定位信息在地面行走到指定地點，把位于無人機上的成像光譜儀拍攝的高光譜圖樣與地面機器人拍攝的紅外圖像相結合，把天空與地面形成一體對地下火進行判斷，快速準確，并能夠根據定位信息得到地下火發生點的確切位置，為監測地下火和救火提供有力支持。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明中使用的基于無人機識別定位森林地下火的識別定位裝置的框圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步說明。
[0012]參見圖1所示的基于無人機識別定位森林地下火的識別定位裝置，它包括無人機、地面行走機器人、控制中心。
[0013]在無人機上設置有無人機GPS接收器、成像光譜儀、控制無人機動作的駕駛中心、可編程控制器；可編程控制器內具有無人機飛翔地的地形信息、植被信息，無人機GPS接收器、成像光譜儀、駕駛中心分別與可編程控制器電連接，可編程控制器能夠與地面的控制中心進行無線通訊。
[0014]能夠與控制中心進行無線通訊的地面行走機器人上設置有機器人GPS接收器、紅外攝像機。機器人GPS接收器接收到的機器人所在位置的機器人定位信號，并傳輸把控制中心，控制中心能夠控制地面行走機器人的行走、動作，并接收紅外攝像機拍攝的紅外圖像。
[0015]所述的成像光譜儀可以選用北京安洲科技有限公司生產的UHD185機載高速成像光譜儀、S0C710GX機載高光譜成像光譜儀等等成像光譜儀。S0C710GX機載高光譜成像光譜儀，具有基于GigE技術的機載高光譜成像系統，光譜范圍400-1000nm，數字分辨率12_bit，光譜分辨率4.2nm，光譜波段數120，像元尺寸9.9*9.9um，掃描速度90行/秒，可以拍攝到高光譜數據立方體。UHD185機載高速成像光譜儀是全畫幅、非掃描、實時成像光譜儀，具有全畫幅高光譜成像技術，可以簡便地得到高光譜圖像，而不需要MU及后期數據校正，可以在極短的時間內得到高光譜立方體。
[0016]無人機GPS接收器把接收到的無人機所在位置的無人機定位信號傳輸給可編程控制器，可編程控制器將無人機定位信號、無人機所在地點的地形信息、植被信息傳輸給駕駛中心，駕駛中心根據無人機定位信號、地形信息、植被信息控制無人機，使得無人機在植被上方5-10m范圍內飛翔，成像光譜儀拍攝地表的高光譜圖像，并通過可編程控制器把拍攝的高光譜圖像和無人機定位信息傳輸到控制中心。
[0017]如果高光譜圖像顯示有超過周圍正常溫度、且溫度超過100°C超溫區，該超溫區有落葉層覆蓋，則把該超溫區作為異常點。
[0018]如果發現異常點，控制中心向機器人發送指令，讓機器人行走到異常點附近，對異常點進行紅外攝像，控制中心再根據機器人發送的紅外圖像，確認異常點是否是森林地下火發生點。
【主權項】
1.一種基于無人機識別定位森林地下火的方法，其特征是:使用無人機、地面行走機器人、控制中心； 能夠與控制中心進行無線通訊的地面行走機器人上設置有紅外攝像機，控制中心能夠控制地面行走機器人的行走、動作，并能夠接收紅外攝像機拍攝的紅外圖像； 在無人機上設置有GPS接收器、成像光譜儀、控制無人機動作的駕駛中心、可編程控制器；可編程控制器內具有無人機飛翔地的地形信息和植被信息，GPS接收器、成像光譜儀、控制無人機動作的駕駛中心分別與可編程控制器電連接，可編程控制器能夠與地面的控制中心進行無線通訊； 所述識別定位森林地下火方法是: GPS接收器把接收到的無人機所在位置的定位信號傳輸給可編程控制器，可編程控制器將定位信號、無人機所在地點的地形信息、植被信息傳輸給駕駛中心，駕駛中心根據定位信號、地形信息、植被信息控制無人機，使得無人機在植被上方5-20m范圍內飛翔，成像光譜儀拍攝地表的高光譜圖像，并通過可編程控制器把拍攝的高光譜圖像和定位信息傳輸到控制中心； 如果高光譜圖像顯示有超過周圍正常溫度的超溫區，該超溫區有落葉層，則把該超溫區作為異常點； 控制中心向機器人發送指令，讓機器人行走到異常點附近，對異常點進行紅外攝像，控制中心再根據機器人發送的紅外圖像，確認異常點是否是森林地下火發生點。
2.如權利要求1所述的基于無人機識別定位森林地下火的方法，其特征是:如果高光譜圖像上有超過100°C的區域，則把該區域作為超溫區。
【專利摘要】本發明是一種基于無人機識別定位森林地下火的方法，它使用無人機、地面行走機器人、控制中心；地面行走機器人上有紅外攝像機；在無人機上有GPS接收器、成像光譜儀、駕駛中心、可編程控制器；可編程控制器內有地形信息和植被信息；GPS接收器把無人機所在位置的定位信號傳輸給可編程控制器，可編程控制器將定位信號、地形信息、植被信息傳輸給駕駛中心，無人機在植被上方5-20m范圍內飛翔，成像光譜儀拍攝地表高光譜圖像，高光譜圖像和定位信息傳輸到控制中心；若高光譜圖像顯示有超溫區，超溫區有落葉層，則超溫區為異常點；控制中心控制機器人到異常點附近進行紅外攝像，控制中心根據紅外圖像，確認異常點是否是森林地下火發生點。
【IPC分類】G08B17-12
【公開號】CN104537795
【申請號】CN201510022662
【發明人】舒立福, 何誠, 劉柯珍, 王明玉, 趙鳳君
【申請人】中國林業科學研究院森林生態環境與保護研究所
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月18日